3D printing of a controlled urea delivery device for the prevention of tooth decay

1-rasm. FDM 3D bosib chiqarish orqali karbamid yuklangan moslashtirilgan stomatologik tovoqlar ishlab chiqarish uchun ish jarayoni. Karbamid bilan yuklangan filamentlar HME tomonidan termoplastik polimerlar va karbamidni aralashtirish orqali ishlab chiqariladi. Ularning ajralib chiqish tezligi va mexanik xususiyatlari aralashmalarning tarkibini sozlash orqali sozlanadi. Bunga parallel ravishda 3D skaner yordamida tishlarning 3D modeli olinadi. Modelga mos keladigan va bemorning ehtiyojlariga javob beradigan raqamli stomatologik patnis yaratilgan. Keyin filamentlar raqamli modelga asoslangan prototipni yaratish uchun FDM 3D printeriga beriladi. Maqsadli joyga va doimiy karbamid chiqarilishiga ega shaxsiylashtirilgan stomatologik patnis olinadi.
PEG 8k (M _n 8000 g.mol ^{- 1} ), karbamid (Ph. Yevro. daraja, BP, USP), natriy xlorid (NaCl), bir asosli kaliy fosfat (KH 2 PO 4 , ACS Re­ agent), borik kislota, nikel xlorid (NiCl ₂ ), D-( + )-glyukoza, dimetil sulfoksid-D6 (DMSO-D6) va xloroform (CDCl ₃ ) dan sotib olindi.
Sigma-Aldrich (Buch, Shveytsariya). Qayta ishlangan PCL (Rowalit PCL21 DP, M _n 68 985 g.mol ^{- 1} , M _w 85,100 g.mol ^{- 1} , M _w / M _n = 1.233, oldingi tadqiqotda tavsiflangan ( Berger va boshq., 2022 )) olingan. Rowak AG kompaniyasidan (Syurix, Shveytsariya). PVA 32 k (Ph. Evr., M _n 32 000 g.mol ^{- 1} ) Merck (Darmshtadt, Germaniya) dan sotib olindi. Natriy gidroksid granulalari (NaOH) VWR International (West Chester, PA) dan olingan. S. salivarius Culti-Loops (serotip II ATCC ™ 13419), glitserin va kal­ tsiy xlorid dihidrat (CaCl 2 ) Thermo Fisher Sci kompaniyasidan sotib olingan.­ entific (Waltham, MA, AQSH). Miya yurak infuzion bulyoni (BHI) va triptik soya bulyoni (TS) Millipore (Burlington, MA, AQSh) dan sotib olingan. Ammiak (NH ₃ ) tahlil to'plamlari (AM1015) Randox Laboratories ltd (Crumlin, Buyuk Britaniya) dan sotib olingan.

2. 
   Ekstruziya
   

Karbamid yuklangan kompozit filamentlar issiq eritma ekstruziyasi bilan ishlab chiqarilgan­ bir vintli ekstruder yordamida sion. Ushbu tadqiqotda uch xil polimer matritsalari, ya'ni PCL, PCL/PEG va PCL/PVA ishlatilgan. PVA va karbamid kukunlari birinchi marta 80 ^◦ C da 12 soat davomida quritilgan. Quritgandan so'ng, karbamid kukuni elakdan o'tkazildi va filamentlarni tayyorlash uchun faqat diametri 0,125 dan 0,250 mm gacha bo'lgan zarralar yig'ildi. Ekstruziya jarayonidan oldin barcha materiallar vakuum ostida saqlangan. Turli xil miqdordagi karbamid va polimer kukunlari ( 1-jadval ) 10 ni o'z ichiga olgan PCL, PCL / PEG va PCL / PVA aralashmalarini ishlab chiqarish uchun Turbula T2C shaker-mikser (Willy A. Bachofen AG, Bazel, Shveytsariya) bilan 30 daqiqa davomida jismoniy aralashtirildi. , 30 va 50 og'irlikdagi karbamid. Kukun aralashmalari Noztek Xcalibur ekstruderida (Noztek, Shoreham, Buyuk Britaniya) qo'shimcha S1 jadvalida ko'rsatilganidek, turli haroratlarda qayta ishlandi. Filamentlarning diametri doimiy ravishda o'lchandi va bardoshlik tortgich (Noztek) bilan nazorat qilindi. 3D bosib chiqarish uchun diametri 1,75 ± 0,15 mm bo'lgan filamentlar to'plangan.

3. 
   3D bosib chiqarish
   

Tijoriy FDM 3D printeri (Pro 2, Raise 3D Technologies, Inc., Irvine, CA, AQSH) it suyagi shaklidagi namunalar, bir yo'nalishli o'tkazuvchan membranalar, tish qopqoqlari va stomatologik tovoqlar ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Kompozit filamentlarning turli bosib chiqarish parametrlari qo'shimcha S2 jadvalida tasvirlangan. Qalinligi 1,2 mm bo'lgan bir yo'nalishli bo'shashuvchi membranalar Fusion 360 (v2.0.12888, Autodesk Inc., San Rafael, CA, AQSh) yordamida har biri ikki xil materialdan yasalgan 0,6 mm qalinlikdagi ikkita yupqa kuboiddan tashkil topgan bitta ob'ekt sifatida ishlab chiqilgan ( 1-rasm) . S1 ). Ob'ektning birinchi qatlamlari - ya'ni 30 × 30 mm to'rtburchakdan yasalgan qo'llab-quvvatlovchi qatlam PCL filamenti bilan bosilgan. Oxirgi qatlamlar - ya'ni karbamid yuklangan qatlam, 25 × 25 mm sekundli to'g'ridan-to'g'ri­ burchak -, 30% karbamid yuklangan uchta filamentdan biri bilan chop etilgan (PCL 30%, PCL/PEG 30% va PCL/PVA 30%). It suyagi shaklidagi namunalar (ASTM IV tipidagi model) o'lchov uzunligi qismida bitta bosib chiqarish yo'nalishini olish uchun 4 ta kontur qobig'i bilan ishlab chiqarilgan. Hammasi
1-jadval
Ekstrudirovka qilingan filamentlarning tarkibi.